Содержание к диссертации
Введение
ГЛАВА 1. Обзор существующих методик построения математических моделей процесса измельчения 10
1.1. Модели процесса измельчения на основе описания в локальном объеме 10
1.2. Модели измельчения без учета внутренней структуры и механизма процесса 11
1.2.1. Статистические модели и их применение в описании процесса измельчения 11
1.2.2. Математический аппарат случайных марковских процессов в описании процесса измельчения 16
1.2.3. Матричные модели процессов дробления и измельчения. 22
1.2.4. Математические модели гидродинамической структуры потоков в шаровых барабанных мельницах 30
1.3. Выбор методики построения математической модели процесса измельчения в шаровых барабанных мельницах 37
1.4. Методики расчета конструктивно-технологических параметров шаровых барабанных мельниц 38
1.5. Обзор существующего программного обеспечения для автоматизированного проектирования технологического оборудования 39
1.6. Выводы 44
ГЛАВА 2. Реализация математической модели в проектировании шаровых барабанных мельниц 46
2.1. Составление уравнения математической модели процесса измельчения в шаровых барабанных мельницах на основе гидродинамической структуры потоков 46
2.2. Определение времени и константы скорости измельчения. 51
2.3. Определение числа Ре как гидродинамической характеристики потоков в шаровых барабанных мельницах ... 56
2.4. Определение основных конструктивных параметров шаровых барабанных мельницах 60
2.4.1. Оптимальное соотношение длины и диаметра шаровых барабанных мельницах 60
2.4.2. Определение количества и соотношения длин камер 66
2.5. Анализ математической модели 68
2.6. Выводы 73
ГЛАВА 3. Расчет технологических параметров и основных деталей шаровой барабанной мельницы 75
3.1. Определение ассортимента и массы мелющей загрузки 75
3.2. Выбор типа и расчет профиля футеровки 78
3.3. Математическая модель определения суммарной мощности привода 81
3.4. Прочностной расчет основных деталей шаровой барабанной мельницы 84
3.5. Выводы 90
ГЛАВА 4. Алгоритм и программная реализация системы автоматизированного проектирования шаровой барабанной мельницы 91
4.1. Алгоритм реализации САПР 91
4.2. Структуры программного обеспечения САПР 94
4.2.1. Пользовательский интерфейс 94
4.2.2. Система программных модулей 98
4.2.2.1. Программные модули пользовательского интерфейса... 98
4.2.2.2. Программные модули расчетного блока САПР ЮЗ
4.2.2.3. Программные модули блока построения графической документации 106
4.3. Выводы 120
ГЛАВА 5. Анализ результатов математического моделирования шаровой барабанной мельницы 121
5.1. Сравнительный анализ теоретических результатов проектирования с экспериментальными данными пі
5.2. Выводы 127
Общие выводы 128
Список использованной литературы 131
Приложения 148
- Математический аппарат случайных марковских процессов в описании процесса измельчения
- Определение числа Ре как гидродинамической характеристики потоков в шаровых барабанных мельницах
- Математическая модель определения суммарной мощности привода
- Программные модули блока построения графической документации
Введение к работе
Актуальность темы.
В современном производстве технологические и конструктивные параметры внедряемого помольного оборудования зачастую нуждаются в значительной корректировке при работе в конкретных условиях предприятия. Это связано с тем, что завод-изготовитель не всегда может учесть все требования заказчика, касающиеся того или иного образца помольного оборудования. Решить эту проблему может комплексный подход к проектированию, основанный на охвате как можно более широкого круга факторов, определяющих работу помольного агрегата [83, 108]. При этом непосредственную помощь проектировщику может оказать САПР, построенная на системном анализе процессов,. протекающих внутри проектируемой машины [126].
Шаровые барабанные мельницы (ШБМ) являются сложными
промышленными агрегатами. ШБМ отличаются разнообразием конструкции
(соотношение длины и диаметра помольной камеры, количество камер, тип
футеровки, характер мелющей загрузки и т.д.) и широким спектром
требований для различных условий производства (исходный размер кусков
материала, свойства измельчаемого материала, требуемая
производительность, тонкость помола, энергозатраты на помол) [34]. В связи с этим применение автоматизированного проектирования на базе системного математического моделирования для разработки ШБМ представляется более целесообразным чем традиционное проектирование, позволяя получить результат, максимально удовлетворяющий требованиям заказчика, в минимальные сроки [37, 77, 146, 153].
Степень разработанности темы.
В соответствии с темой работы следует рассмотреть два направления научной деятельности, а именно:
Разработку математических моделей для процессов измельчения, поиск наиболее полного и адекватного описания, а также использование этого описания для решения конкретных задач проектирования и эксплуатации оборудования для измельчения, в частности помольного оборудования, а именно ШБМ.
Разработку программных продуктов для инженерной деятельности, реализующих задачи проектирования, поиска оптимальных решений, моделирования процессов внутри помольных агрегатов.
Что касается первого направления то для описания процессов измельчения используется два подхода, нашедших отражение в большинстве предлагаемых математических моделей. Первый подход основан на построении математического описания в масштабе всего аппарата для измельчения на основе математического описания процессов в локальном объеме. Второй подход основан на составлении математического описания процессов измельчения с учетом закономерностей, имеющих место не в локальном объеме аппарата, а во всем рабочем пространстве аппарата, но без учета внутренней структуры и механизма измельчения.
Объект и предмет исследования.
Объектом исследования является ШБМ как высокопроизводительный помольный агрегат для строительной, энергетической и химической отраслей промышленности. Предметом исследования являются математические модели, реализующие представление о комплексе процессов внутри помольных агрегатов, к которым относятся ШБМ. Математические модели, а также способы их решения представляют основу для построения САПР и решения задач конструирования.
Цели и задачи.
Целью работы является разработка математических моделей, охватывающих комплекс процессов внутри ШБМ и позволяющих реализовать автоматизированное проектирование данного помольного агрегата.
Предметом исследования являются математические модели, реализующие представление о комплексе процессов внутри помольных агрегатов, к которым относятся ШБМ. Для достижения указанной цели решался следующий ряд задач:
Определение математической модели для процессов, протекающих внутри объекта исследования — ШБМ.
Анализ применимости и определение параметров математической модели ШБМ.
Разработка алгоритма расчета математической модели ШБМ.
Определение методик численного расчета конструктивных и технологических параметров ШБМ.
Разработка алгоритмов расчета конструктивных и технологических параметров ШБМ.
Создание САПР, реализующей алгоритмы расчета математической модели, конструктивных и технологических параметров ШБМ.
Научная новизна работы.
Разработана математическая модель процесса измельчения в ШБМ на основе структуры потоков материала, учитывающая тонкость помола до и после измельчения, а также характер неоднородностей потоков в ШБМ: байпаса, рецикла и застойных зон.
Найдены критерии применимости разработанного математического описания, указывающие на обоснованность использования модели идеального вытеснения для описания процессов в ШБМ.
Предложена методика построения винтовых поверхностей для автоматизированного проектирования, заключающаяся в замене винтовой поверхности элементарными призматическими участками.
Впервые создана САПР, реализующая алгоритмы расчета математической модели ШБМ на основе структуры потоков.
Практическая значимость результатов.
Разработана математическая модель и создан программный продукт для автоматизированного программирования ШБМ, реализующий алгоритм расчета математической модели процесса измельчения на основе структуры гидродинамики потоков. В программном продукте по исходным данным для проектирования дается проектное решение для ШБМ с возможностью получения технической документации (комплекта чертежей и спецификаций).
Положения, которые выносятся на защиту.
Математическая модель процесса измельчения в ШБМ на основе структуры гидродинамики потоков
Алгоритм расчета математической модели процесса измельчения в ШБМ на основе структуры гидродинамики потоков.
Комплекс алгоритмов для расчета основных конструктивных и технологических параметров ШБМ: отношения длины барабана к диаметру, количества и длины камер, мелющей загрузки и профиля футеровочных плит.
Методика построения винтовых поверхностей для автоматизированного проектирования деталей машиностроения.
Апробация работы.
Основные научные и практические результаты работы докладывались и обсуждались на Международном Конгрессе "Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии", г. Белгород, 2003 г. и на Белгородском областном конкурсе научных молодежных работ "Молодежь Белгородской области", г. Белгород, 2003 г. Программный продукт "САПР шаровой барабанной мельницы", разработанный в рамках диссертационной работы, использовался для разработки модернизации шаровой барабанной мельницы 03х 14м в ЗАО "Белгородский цемент" (Приложение 18). Разработанная САПР и результаты ее функционирования (техническая документация, результаты расчетов, численные методики)
используются при чтении лекций, проведении лабораторных работ и практических занятий по дисциплинам специализации 171603 на кафедре механического оборудования БелГТУ им. В.Г. Шухова (Приложение 18).
Краткое содержание всех глав диссертации.
В гл. 1 дается представление о существующих методах построения математических моделей процесса измельчения. В этой главе описаны модели, относящиеся к двум направлениям: описание объекта на основе описания в локальном объеме и описания объекта без учета внутренней структуры и механизма измельчения. Кроме этого, в гл. 1 приведены сведения о современных системах, реализующих автоматизированное проектирование промышленного оборудования, рассматриваются их преимущества и недостатки.
В гл. 2 разрабатывается методика построения математической модели процесса измельчения в ІЇ1БМ на основе гидродинамики потоков, определяются основные зависимости для данного типа моделей и возможность их применения для моделирования ШБМ. В данной главе определяются также численные методы для расчета главных конструктивных параметров ШБМ (отношение длины барабана ШБМ к диаметру, количество и соотношение длин камер) при использовании модели гидродинамики потоков.
В гл. 3 разрабатываются численные методики для расчета конструктивных и технологических параметров ШБМ.
Гл. 4 посвящена созданию САПР ШБМ на основе разработанного математического описания, в главе рассматриваются вопросы создания пользовательского интерфейса и программных модулей, формируется обобщенный алгоритм САПР ШБМ.
В гл. 5 приводится анализ результатов математического моделирования ШБМ путем сравнения теоретических результатов проектирования ШБМ с экспериментальными данными работы существующих мельничных агрегатов.
Математический аппарат случайных марковских процессов в описании процесса измельчения
Предметом исследования являются математические модели, реализующие представление о комплексе процессов внутри помольных агрегатов, к которым относятся ШБМ. Для достижения указанной цели решался следующий ряд задач: 1) Определение математической модели для процессов, протекающих внутри объекта исследования — ШБМ. 2) Анализ применимости и определение параметров математической модели ШБМ. 3) Разработка алгоритма расчета математической модели ШБМ. 4) Определение методик численного расчета конструктивных и технологических параметров ШБМ. 5) Разработка алгоритмов расчета конструктивных и технологических параметров ШБМ. 6) Создание САПР, реализующей алгоритмы расчета математической модели, конструктивных и технологических параметров ШБМ. Научная новизна работы. Разработана математическая модель процесса измельчения в ШБМ на основе структуры потоков материала, учитывающая тонкость помола до и после измельчения, а также характер неоднородностей потоков в ШБМ: байпаса, рецикла и застойных зон. Найдены критерии применимости разработанного математического описания, указывающие на обоснованность использования модели идеального вытеснения для описания процессов в ШБМ. Предложена методика построения винтовых поверхностей для автоматизированного проектирования, заключающаяся в замене винтовой поверхности элементарными призматическими участками. Впервые создана САПР, реализующая алгоритмы расчета математической модели ШБМ на основе структуры потоков. Разработана математическая модель и создан программный продукт для автоматизированного программирования ШБМ, реализующий алгоритм расчета математической модели процесса измельчения на основе структуры гидродинамики потоков. В программном продукте по исходным данным для проектирования дается проектное решение для ШБМ с возможностью получения технической документации (комплекта чертежей и спецификаций). Положения, которые выносятся на защиту. 1) Математическая модель процесса измельчения в ШБМ на основе структуры гидродинамики потоков 2) Алгоритм расчета математической модели процесса измельчения в ШБМ на основе структуры гидродинамики потоков. 3) Комплекс алгоритмов для расчета основных конструктивных и технологических параметров ШБМ: отношения длины барабана к диаметру, количества и длины камер, мелющей загрузки и профиля футеровочных плит. 4) Методика построения винтовых поверхностей для автоматизированного проектирования деталей машиностроения. Апробация работы. Основные научные и практические результаты работы докладывались и обсуждались на Международном Конгрессе "Современные технологии в промышленности строительных материалов и стройиндустрии", г. Белгород, 2003 г. и на Белгородском областном конкурсе научных молодежных работ "Молодежь Белгородской области", г. Белгород, 2003 г. Программный продукт "САПР шаровой барабанной мельницы", разработанный в рамках диссертационной работы, использовался для разработки модернизации шаровой барабанной мельницы 03х 14м в ЗАО "Белгородский цемент" (Приложение 18). Разработанная САПР и результаты ее функционирования (техническая документация, результаты расчетов, численные методики) используются при чтении лекций, проведении лабораторных работ и практических занятий по дисциплинам специализации 171603 на кафедре механического оборудования БелГТУ им. В.Г. Шухова (Приложение 18).
В гл. 1 дается представление о существующих методах построения математических моделей процесса измельчения. В этой главе описаны модели, относящиеся к двум направлениям: описание объекта на основе описания в локальном объеме и описания объекта без учета внутренней структуры и механизма измельчения. Кроме этого, в гл. 1 приведены сведения о современных системах, реализующих автоматизированное проектирование промышленного оборудования, рассматриваются их преимущества и недостатки.
В гл. 2 разрабатывается методика построения математической модели процесса измельчения в ІЇ1БМ на основе гидродинамики потоков, определяются основные зависимости для данного типа моделей и возможность их применения для моделирования ШБМ. В данной главе определяются также численные методы для расчета главных конструктивных параметров ШБМ (отношение длины барабана ШБМ к диаметру, количество и соотношение длин камер) при использовании модели гидродинамики потоков.
В гл. 3 разрабатываются численные методики для расчета конструктивных и технологических параметров ШБМ.
Гл. 4 посвящена созданию САПР ШБМ на основе разработанного математического описания, в главе рассматриваются вопросы создания пользовательского интерфейса и программных модулей, формируется обобщенный алгоритм САПР ШБМ.
Определение числа Ре как гидродинамической характеристики потоков в шаровых барабанных мельницах
Для автоматизированного проектирования ШБМ необходимо получить теоретические зависимости между технико-эксплуатационными параметрами (исходными данными для проектирования) и конструктивными размерами ШБМ. В результате многолетней эксплуатации и проектирования ШБМ был накоплен значительный материал по определению конструктивных параметров ШБМ. Разработаны методики по расчету загрузки мелющих тел, футеровки, прочностному расчету деталей и узлов, определению мощности привода.
В соответствии с п. 1.3 в качестве математической модели принята модель на основе структуры потоков. Этот тип модели позволяет определить по технико-эксплуатационным параметрам основные геометрические характеристики ШБМ: объем корпуса, отношение длины к диаметру, количество и соотношение длин камер [24, 48, 50].
Ассортимент загрузки мелющих тел целесообразно вести по методике равных площадей поверхностей мелющих тел разного типоразмера, нашедшей распространение в проектном расчете ШБМ цементной промышленности [57]. Выбор типа и расчет профиля футеровки для всех камер ШБМ производится по методике наименьшего износа и оптимального коэффициента сцепления, определенной в работах [58]. Прочностные расчеты основных деталей и узлов, определяющие геометрию ШБМ, целесообразно вести по изгибающим и крутящим моментам, возникающим в деталях ШБМ от действия загрузки барабана и собственного веса конструкций [14, 15, 44].
Системы автоматизации проектирования подразделяют на [77, 91, 111, 155, 163, 165]: CAD (Computer Aided Design) — программы автоматизированного черчения, САМ (Computer Aided Manufacture) -программы автоматизации производства, САЕ (Computer Aided Engineering) - программы инженерных расчетов, GIS (Geography Information System) -географические информационные системы, FEM (Final Elements Model) -системы анализа методом конечных элементов.
Ряд систем автоматизированного проектирования, относящихся к различным типам в соответствии с приведенной выше классификацией, представлены в табл. 1.5. В связи с довольно узкой областью тематики диссертационной работы (проектирование промышленного агрегата -шаровой барабанной мельницы) в табл. 1.5 не отражен широкий спектр систем GIS, широко используемых в настоящее время в различных областях знаний. Табл. 1.5 свидетельствует о достаточно высокой насыщенности рынка программным обеспечением для автоматизации промышленного проектирования. Сравнительно длительный срок, прошедший со времени начала внедрения систем автоматизированного проектирования не только на зарубежных, но и отечественных производственных и проектных предприятиях, сформировал круг требований к соответствующему программному обеспечению [63, 154, 160]. Базовые возможности современных систем можно рассмотреть на примере системы "SolidWorks".
"SolidWorks" это система гибридного параметрического моделирования, которая предназначена для проектирования деталей и сборок в трехмерном пространстве с возможностью проведения различных видов экспресс-анализа, а также оформления конструкторской документации в - твердотельное и поверхностное параметрическое моделирование (моделирование на основе объемных элементов, многотельные детали, ручное и автоматическое образмеривание, динамичное внесение изменений в режиме реального времени создание любых массивов элементов круговых и линейных, управляемых таблицами и эскизами использование библиотек стандартных элементов автоматическая генерация сложных отверстий (с цековкой, с зенковкой, резьбовых...) моделирование пространственных трубопроводов и каналов с использованием 3-х мерного эскиза, формирование линий и поверхностей разъема при проектировании литьевых и пресс-форм, создание вспомогательных плоскостей, осей, координатных систем, кривых, эскизов, ЗБ-сплайнов, проектирование деталей из листового металла, получение разверток);
- ассоциативность между деталями, сборками и чертежами (работа в контексте сборки, взаимное определение деталей в составе сборки, круговые, линейные и производные массивы компонентов, вырезы и отверстия как элементы сборки объединение деталей сборки в одну, операции моделирования различных видов сварки, возможность контекстной подмены);
Математическая модель определения суммарной мощности привода
В гл. 2 разработана математическая модель процесса измельчения в ШБМ на основе гидродинамики потоков материала, учитывающая тонкость помола материала до и после измельчения, а также характер неоднородностей потоков внутри ШБМ, обусловленных ее конструктивными и технологическими особенностями.
Исследовано влияние факторов неоднородностей потока материала на математическую модель процесса измельчения в ШБМ Наличие застойных зон в объеме измельчения увеличивает время нахождения материала в мельнице. Неоднородности типа застойной зоны и рецикла оказывают сходное влияние на структуру потока измельчаемого материала: застойная зона характеризует долю частиц в потоке, время пребывания которых в мельнице превышает среднее время, а рецикл определяет частицы, переносимые от выходного сечения ШБМ к входному. Увеличение доли байпаса сокращает время нахождения материала в ШБМ, одновременно характеризуя наличие во входном потоке частиц готового продукта.
Разработана методика определения произведения константы скорости на время измельчения и числа Пекле как главных характеристик математической модели ШБМ на основе структуры потоков. Найдены критерии применимости математической модели на основе структуры потоков для проектирования ШБМ. Критерии указывают на обоснованность использования модели идеального вытеснения для описания ШБМ.
На основе математической модели получена возможность расчета рационального отношения длины ШБМ к диаметру.
Разработан алгоритм расчета математической модели процесса измельчения в ШБМ на основе структуры гидродинамики потоков (рис. 2.15). В гл. 2 рассмотрено построение математической модели для процесса измельчения в ШБМ на основе структуры гидродинамики потоков. Обобщенный алгоритм реализации математической модели представлен на рис. 2.15. Для измельчения твердых материалов в барабанные мельницы загружают стальные шары размером от 100 до 30 мм. В первую камеру загружают крупные шары. По мере продвижения материала размер его зерен уменьшается, соответственно должна снижаться и энергия единичного удара, что достигается уменьшением массы мелющего тела. На стадии тонкого измельчения (в последней камере мельницы) должны преобладать истирающие усилия. С увеличением удельной поверхности продуктов помола должна увеличиваться удельная поверхность мелющих тел: в камеры тонкого помола загружаются мелкие мелющие тела, шары и цильпебс [15]. Из-за слишком большого количества факторов, влияющих на процесс измельчения, универсальной методики подбора мелющих тел в ассортименте загрузки для шаровых мельниц практически не существует. В цементной промышленности для подбора рационального состава мелющих тел в мелющей загрузке используется метод В.В. Товарова [36, 79]. Этот метод обязательно включает в себя анализ данных о предшествующей работе мельницы, анализ результатов ее работы при существующих условиях а также опыты с различными вариантами загрузок. После каждого изменения состава мелющих тел отбирают пробы материала по длине мельницы, строят диаграмму помола и на основании ее предлагают рекомендации по изменению загрузки. Другой эмпирический метод — подбор мелющих тел по крупности исходного материала [56]. Для определения крупности материала, подаваемого в мельницу на помол, систематически через каждые 30 минут отбирают с питателя разовые пробы массой 3 -5 кг в течении 8 - 12 ч. Общую среднюю пробу рассеивают через набор сит и рассчитывают гранулометрический состав исходного материала. Содержание шаров разного размера в ассортименте загрузки принимают равным процентному содержанию фракций измельчаемого материал соответствующих размеров. При всех своих преимуществах эмпирические методики подбора мелющей загрузки имеют существенный недостаток: хорошо подобранный состав мелющей загрузки для одной мельницы не всегда дает такие же результаты на идентичных мельницах, работающих в других производственных условиях (отличающиеся свойства измельчаемого материла, условия эксплуатации). Тем не менее накопленный фактический материал по эксплуатации шаровых мельниц с различной мелющей загрузкой позволяет при проектировании новых мелющих агрегатов достаточно точно определять ее состав. Одной из методик проектного расчета мелющей загрузки является подбор мелющих тел по равной суммарной поверхности каждой размерности шара [57]. Сущность методики заключается в подборе мелющей загрузки таким образом, чтобы в каждой из камер мельницы полные поверхности мелющих тел разных размеров были равны между собой. Выбор такой зависимости обуславливается наиболее полным использованием кинетической энергии и удельной поверхности загрузки [86, 97]. В соответствии с методикой вначале задаются наибольшим размером мелющих тел. На основании многочисленных испытаний разработаны рекомендации, в соответствии с которыми для первой камеры при измельчении высокопрочного клинкера оптимальный максимальный размер шара определяется по формуле [57]:
Программные модули блока построения графической документации
Из рис. 4.25 видно, что использование электронной модели детали позволяет получать необходимые виды и разрезы не прибегая к плоскостному построению, которое для сложных поверхностей (в частности винтовых) зачастую невозможно без упрощений и значительных затрат машинного времени на создание большого количества графических примитивов (объектов чертежа).
С помощью плоскостного черчения реализованы функции построения деталировочных чертежей торцевой плиты входного днища ШБМ (см. рис. 4.13, Приложение 16, рис. 8), торцевой крышки входного днища ШБМ (см. рис. 4.13, Приложение 16, рис. 9), волнистой футеровочной плиты второй камеры ШБМ (см. рис. 4.13, Приложение 16, рис. 10), гладкой футеровочной плиты третьей камеры ШБМ (см. рис. 4.13, Приложение 16, рис. 11), спецификации сборочного чертежа входного днища ШБМ (см. рис. 4.13, Приложение 16, рис. 12).
Разработан алгоритм реализации САПР ШБМ на основе математической модели структуры потоков материала, позволяющий с учетом исходных данных (производительности мельницы, исходного размера кусков материала, остатка на контрольном сите на выходе из мельницы, характеристики измельчаемого материала и загрузки мелющих тел) дать проектное решение для ШБМ с необходимой технической документацией.
Предложена методика построения винтовых поверхностей для автоматизированного проектирования деталей машиностроения. Методика реализована в программных модулях разработанной САПР ШБМ для электронных моделей наклонной волнистой футеровки и трубошнека. 3. Впервые создана САПР, реализующая алгоритмы расчета математической модели процесса измельчения в ШБМ на основе структуры гидродинамики потоков и расчета конструктивных и технологических параметров ШБМ. Целью автоматизированного проектирования ШБМ является поиск закономерностей между исходными данными (производительностью, остатком на контрольном сите на выходе из мельницы, физическими свойствами загрузки и измельчаемого материала) и геометрией данной помольной установки (см. п. 4.1). Основой расчетной методики в разработанной модели является определение L /D — оптимального отношения длины ШБМ к диаметру (см. п. 2.4, гл. 2) по заданному остатку на контрольном сите, виду модели и ее параметрам (см. п.п. 2.1 - 2.5). В качестве модели принята модель идеального вытеснения (см. п. 2.5.). Поэтому в качестве объекта оценки адекватности выбрана зависимость между оптимальным отношением L / D и остатком на контрольном сите [9, 47].
В качестве "экспериментальных данных" при оценке установленной зависимости выступают сведения о производительности существующих ШБМ различных типоразмеров [116]. Учитывая использование при расчете оптимального L / D ШБМ модели фиксированного типа (идеальное вытеснение с отсутствием неоднородностей в потоке (коэффициенты застойной зоны, байпаса, рецикла - незначащие)), выбирались данные о существующих промышленных ШБМ одного назначения - для помола цементного клинкера в открытом цикле (Возможность применения указанного типа модели для данного типа ШБМ рассматривается в [65]). Данные о производительности ШБМ [4, 14, 15, 54, 66, 67, 78, 82, 98, 115] приведены в табл. 5.1.
В гл. 5 проводится анализ результатов математического моделирования ІТТБМ путем сравнения теоретических результатов проектирования ШБМ с экспериментальными данными работы существующих мельничных установок, анализируется также технико-экономическая обоснованность создания и внедрения разработанной САПР.
Результаты проверки адекватности математического описания, лежащего в основе работы САПР ШБМ, а также достигнутые технико-экономические показатели (Приложение 17), позволяют говорить о целесообразности использования автоматизированного проектирования ШБМ с использованием моделей гидродинамической структуры потоков. Результаты диссертационного исследования позволяют сделать следующие выводы: 1. Выявлено два основных подхода к математическому моделированию процесса измельчения: 1) описание на основе закономерностей в локальном объеме аппарата для измельчения; 2) описание с учетом закономерностей во всем объеме аппарата. 2. Раскрыты преимущества математического описания процесса измельчения в ШБМ на основе гидродинамической структуры потоков материала, заключающиеся в возможности получения относительно простых по своей структуре теоретических зависимостей для определения основных конструктивных размеров ШБМ, удовлетворяющих точности необходимой в инженерных расчетах. 3. Выделены наиболее существенные характеристики систем для автоматизированного проектирования: максимально возможная ориентация на предметную область, поддержка ЕСКД, ассоциативность между деталями, сборками и чертежами, гибкость и масштабируемость, твердотельное и поверхностное моделирование, простота использования, поддержка интерфейса прикладного программирования. 4. Разработана математическая модель процесса измельчения в ШБМ на основе гидродинамики потоков материала, учитывающая тонкость помола материала до и после измельчения, а также характер неоднородностей потоков внутри ШБМ, обусловленных ее конструктивными и технологическими особенностями.
